Hierdie artikel van Wenzhou Tianyu Electronic Co., Ltd. verduidelik wat om te oorweeg wanneer vulmetale vir die sweis van vlekvrye staal gespesifiseer word.
Die vermoëns wat vlekvrye staal so aantreklik maak – die vermoë om sy meganiese eienskappe en weerstand teen korrosie en oksidasie aan te pas – verhoog ook die kompleksiteit van die keuse van 'n gepaste vulmetaal vir sweiswerk. Vir enige gegewe basismateriaalkombinasie kan enige een van verskeie tipes elektrodes gepas wees, afhangende van kostekwessies, diensomstandighede, verlangde meganiese eienskappe en 'n menigte sweisverwante kwessies.
Hierdie artikel verskaf die nodige tegniese agtergrond om die leser 'n waardering te gee vir die kompleksiteit van die onderwerp en beantwoord dan sommige van die mees algemene vrae wat aan vulmetaalverskaffers gevra word. Dit stel algemene riglyne vir die keuse van gepaste vlekvrye staalvulmetale vas - en verduidelik dan al die uitsonderings op daardie riglyne! Die artikel dek nie sweisprosedures nie, aangesien dit 'n onderwerp vir 'n ander artikel is.
Vier grade, talle legeringselemente
Daar is vier hoofkategorieë van vlekvrye staal:
austenitiese
martensitiese
ferritiese
Dupleks
Die name is afgelei van die kristallyne struktuur van die staal wat normaalweg by kamertemperatuur voorkom. Wanneer laekoolstofstaal bo 912°C verhit word, word die atome van die staal herrangskik van die struktuur wat ferriet by kamertemperatuur genoem word na die kristalstruktuur wat austeniet genoem word. By afkoeling keer die atome terug na hul oorspronklike struktuur, ferriet. Die hoëtemperatuurstruktuur, austeniet, is nie-magneties, plasties en het laer sterkte en groter rekbaarheid as die kamertemperatuurvorm van ferriet.
Wanneer meer as 16% chroom by die staal gevoeg word, word die kamertemperatuur kristallyne struktuur, ferriet, gestabiliseer en die staal bly in die ferritiese toestand by alle temperature. Vandaar die naam ferritiese vlekvrye staal aan hierdie legeringsbasis toegeken. Wanneer meer as 17% chroom en 7% nikkel by die staal gevoeg word, word die hoëtemperatuur kristallyne struktuur van die staal, austeniet, gestabiliseer sodat dit by alle temperature van die heel laagste tot amper smelt voortduur.
Austenitiese vlekvrye staal word algemeen na verwys as die 'chroom-nikkel'-tipe, en die martensitiese en ferritiese staal word algemeen die 'reguit chroom'-tipes genoem. Sekere legeringselemente wat in vlekvrye staal en sweismetale gebruik word, tree op as austenietstabiliseerders en ander as ferrietstabiliseerders. Die belangrikste austenietstabiliseerders is nikkel, koolstof, mangaan en stikstof. Die ferrietstabiliseerders is chroom, silikon, molibdeen en niobium. Die balansering van die legeringselemente beheer die hoeveelheid ferriet in die sweismetaal.
Austenitiese grade word makliker en meer bevredigend gesweis as dié wat minder as 5% nikkel bevat. Laslasse wat in austenitiese vlekvrye staal vervaardig word, is sterk, rekbaar en taai in hul soos-gesweisde toestand. Hulle benodig normaalweg nie voorverhitting of na-sweis hittebehandeling nie. Austenitiese grade maak ongeveer 80% van die vlekvrye staal wat gesweis word, uit, en hierdie inleidende artikel fokus sterk daarop.
Tabel 1: Vlekvrye staaltipes en hul chroom- en nikkelinhoud.
begin{c,80%}
thead{Tipe|% Chroom|% Nikkel|Tipes}
tdata{Austenitiese|16 - 30%|8 - 40%|200, 300}
tdata{Martensitiese|11 - 18%|0 - 5%|403, 410, 416, 420}
tdata{Ferrities|11 - 30%|0 - 4%|405, 409, 430, 422, 446}
tdata{Dupleks|18 - 28%|4 - 8%|2205}
geneig
Hoe om die korrekte vlekvrye vulmetaal te kies
As die basismateriaal in beide plate dieselfde is, was die oorspronklike leidende beginsel: 'Begin deur die basismateriaal te pas.' Dit werk goed in sommige gevalle; om Tipe 310 of 316 te verbind, kies die ooreenstemmende vulstoftipe.
Om verskillende materiale te verbind, volg hierdie leidende beginsel: 'kies 'n vulstof wat by die meer hoogs gelegeerde materiaal pas.' Om 304 met 316 te verbind, kies 'n 316-vulstof.
Ongelukkig het die 'ooreenstemmingsreël' soveel uitsonderings dat 'n beter beginsel is: Raadpleeg 'n vulmetaalkeusetabel. Byvoorbeeld, tipe 304 is die mees algemene vlekvrye staalbasismateriaal, maar niemand bied 'n tipe 304-elektrode aan nie.
Hoe om tipe 304 vlekvrye staal te sweis sonder 'n tipe 304 elektrode
Om Tipe 304 vlekvrye staal te sweis, gebruik Tipe 308 vulstof, aangesien die bykomende legeringselemente in Tipe 308 die sweisarea beter sal stabiliseer.
308L is egter ook 'n aanvaarbare vulstof. Die 'L'-benaming na enige tipe dui op lae koolstofinhoud. 'n Tipe 3XXL-vlekvrye staal het 'n koolstofinhoud van 0.03% of minder, terwyl standaard Tipe 3XX-vlekvrye staal 'n maksimum koolstofinhoud van 0.08% kan hê.
Omdat 'n Tipe L-vulstof binne dieselfde klassifikasie as die nie-L-produk val, kan en behoort vervaardigers sterk te oorweeg om 'n Tipe L-vulstof te gebruik, omdat die laer koolstofinhoud die risiko van intergranulêre korrosieprobleme verminder. Trouens, die outeurs voer aan dat Tipe L-vulstof meer algemeen gebruik sou word as vervaardigers bloot hul prosedures sou opdateer.
Vervaardigers wat die GMAW-proses gebruik, kan ook oorweeg om 'n tipe 3XXSi-vulstof te gebruik, aangesien die byvoeging van silikon die natmaak verbeter. In situasies waar die las 'n hoë of growwe kroon het, of waar die lasplas nie goed by die tone van 'n filet- of oorlappingslas inpas nie, kan die gebruik van 'n Si-tipe GMAW-elektrode die laskraal glad maak en beter smelting bevorder.
Indien karbiedpresipitasie 'n bron van kommer is, oorweeg 'n tipe 347-vulstof, wat 'n klein hoeveelheid niobium bevat.
Hoe om vlekvrye staal aan koolstofstaal te sweis
Hierdie situasie kom voor in toepassings waar een gedeelte van 'n struktuur 'n korrosiebestande buitevlak benodig wat aan 'n koolstofstaal-strukturele element verbind word om koste te verlaag. Wanneer 'n basismateriaal sonder legeringselemente aan 'n basismateriaal met legeringselemente verbind word, gebruik 'n oorgelegeerde vulstof sodat die verdunning binne die sweismetaal balanseer of hoër gelegeer is as die vlekvrye basismetaal.
Vir die verbinding van koolstofstaal met tipe 304 of 316, sowel as vir die verbinding van verskillende vlekvrye staalsoorte, oorweeg 'n tipe 309L-elektrode vir die meeste toepassings. Indien 'n hoër Cr-inhoud verlang word, oorweeg tipe 312.
As 'n waarskuwing, toon austenitiese vlekvrye staal 'n uitsettingstempo wat ongeveer 50 persent groter is as dié van koolstofstaal. Wanneer dit verbind word, kan die verskillende uitsettingstempo's krake veroorsaak as gevolg van interne spanning, tensy die korrekte elektrode en sweisprosedure gebruik word.
Gebruik die korrekte sweisvoorbereidings-skoonmaakprosedures
Soos met ander metale, verwyder eers olie, vet, merke en vuiligheid met 'n nie-gechloreerde oplosmiddel. Daarna is die primêre reël van vlekvryestaal-sweisvoorbereiding 'Vermy kontaminasie van koolstofstaal om korrosie te voorkom.' Sommige maatskappye gebruik aparte geboue vir hul 'vlekvryestaalwerkswinkel' en 'koolstofwerkswinkel' om kruiskontaminasie te voorkom.
Dui slypwiele en vlekvrye staalborsels as 'slegs vlekvrye staal' aan wanneer rande vir sweiswerk voorberei word. Sommige prosedures vereis dat twee duim van die las af skoongemaak word. Lasvoorbereiding is ook meer krities, aangesien dit moeiliker is om vir teenstrydighede met elektrodemanipulasie te kompenseer as met koolstofstaal.
Gebruik die korrekte skoonmaakprosedure na sweiswerk om roes te voorkom
Om te begin, onthou wat 'n vlekvrye staal vlekvrye maak: die reaksie van chroom met suurstof om 'n beskermende laag chroomoksied op die oppervlak van die materiaal te vorm. Vlekvrye staal roes as gevolg van karbiedneerslag (sien hieronder) en omdat die sweisproses die sweismetaal verhit tot die punt waar ferritiese oksied op die oppervlak van die sweislas kan vorm. As dit in die soos-gesweisde toestand gelaat word, kan 'n perfek gesonde sweislas 'wa-roesspore' by die grense van die hitte-geaffekteerde sone in minder as 24 uur toon.
Sodat 'n nuwe laag suiwer chroomoksied behoorlik kan hervorm, benodig vlekvrye staal skoonmaak na die sweis deur polering, beitsing, slyp of borsel. Gebruik weer eens slypmasjiene en borsels wat spesifiek vir die taak bedoel is.
Waarom is vlekvrye staal sweisdraad magneties?
Volledig austenitiese vlekvrye staal is nie-magneties. Sweistemperature skep egter 'n relatief groot korrel in die mikrostruktuur, wat daartoe lei dat die sweislas kraakgevoelig is. Om sensitiwiteit vir warm krake te verminder, voeg elektrodevervaardigers legeringselemente by, insluitend ferriet. Die ferrietfase veroorsaak dat die austenitiese korrels baie fyner is, sodat die sweislas meer kraakbestand word.
’n Magneet sal nie aan ’n spoel austenitiese vlekvrye staalvuller vassit nie, maar iemand wat ’n magneet vashou, kan ’n effense trek voel as gevolg van die ferriet wat agterbly. Ongelukkig veroorsaak dit dat sommige gebruikers dink dat hul produk verkeerd gemerk is of dat hulle die verkeerde vulmetaal gebruik (veral as hulle die etiket van die draadmandjie afgeskeur het).
Die korrekte hoeveelheid ferriet in 'n elektrode hang af van die dienstemperatuur van die toepassing. Byvoorbeeld, te veel ferriet veroorsaak dat die sweislas sy taaiheid by lae temperature verloor. Dus het tipe 308-vulstof vir 'n LNG-pyptoepassing 'n ferrietgetal tussen 3 en 6, in vergelyking met 'n ferrietgetal van 8 vir standaard tipe 308-vulstof. Kortom, vulmetale mag aanvanklik soortgelyk lyk, maar klein verskille in samestelling is belangrik.
Is daar 'n maklike manier om dupleks vlekvrye staal te sweis?
Tipies het dupleks vlekvrye staal 'n mikrostruktuur wat bestaan uit ongeveer 50% ferriet en 50% austeniet. Eenvoudig gestel, die ferriet bied hoë sterkte en 'n mate van weerstand teen spanningskorrosie, terwyl die austeniet goeie taaiheid bied. Die twee fases in kombinasie gee die dupleks staal hul aantreklike eienskappe. 'n Wye reeks dupleks vlekvrye staal is beskikbaar, met die mees algemene tipe 2205; dit bevat 22% chroom, 5% nikkel, 3% molibdeen en 0.15% stikstof.
Wanneer dupleks vlekvrye staal gesweis word, kan probleme ontstaan as die sweismetaal te veel ferriet bevat (die hitte van die boog veroorsaak dat die atome hulself in 'n ferrietmatriks rangskik). Om te vergoed, moet vulmetale die austenitiese struktuur bevorder met 'n hoër legeringsinhoud, tipies 2 tot 4% meer nikkel as in die basismetaal. Byvoorbeeld, vloeikerndraad vir die sweis van tipe 2205 kan 8,85% nikkel hê.
Die verlangde ferrietinhoud kan wissel van 25 tot 55% na sweiswerk (maar kan hoër wees). Let daarop dat die afkoeltempo stadig genoeg moet wees om die austeniet toe te laat om te hervorm, maar nie so stadig dat intermetalliese fases geskep word nie, en ook nie te vinnig dat oortollige ferriet in die hitte-geaffekteerde sone geskep word nie. Volg die vervaardiger se aanbevole prosedures vir die sweisproses en vulmetaal wat gekies word.
Aanpassing van parameters tydens die sweis van vlekvrye staal
Vir vervaardigers wat voortdurend parameters (spanning, stroomsterkte, booglengte, induktansie, pulswydte, ens.) aanpas wanneer hulle vlekvrye staal sweis, is die tipiese oorsaak inkonsekwente vulmetaalsamestelling. Gegewe die belangrikheid van legeringselemente, kan lot-tot-lot variasies in chemiese samestelling 'n merkbare invloed op sweisprestasie hê, soos swak natmaak of moeilike slakvrystelling. Variasies in elektrodediameter, oppervlakskoonheid, gietvorm en heliks beïnvloed ook prestasie in GMAW- en FCAW-toepassings.
Beheer van beheerde karbiedpresipitasie in austenitiese vlekvrye staal
By temperature in die reeks van 426-871°C migreer 'n koolstofinhoud van meer as 0.02% na die korrelgrense van die austenitiese struktuur, waar dit met chroom reageer om chroomkarbied te vorm. As die chroom met die koolstof gebind is, is dit nie beskikbaar vir korrosiebestandheid nie. Wanneer dit aan 'n korrosiewe omgewing blootgestel word, ontstaan intergranulêre korrosie, wat veroorsaak dat die korrelgrense weggevreet word.
Om karbiedneerslag te beheer, hou die koolstofinhoud so laag as moontlik (maksimum 0.04%) deur te sweis met lae-koolstof elektrodes. Koolstof kan ook gebind word deur niobium (voorheen columbium) en titanium, wat 'n sterker affiniteit vir koolstof het as chroom. Tipe 347 elektrodes word vir hierdie doel gemaak.
Hoe om voor te berei vir 'n bespreking oor die keuse van vulmetaal
Versamel ten minste inligting oor die eindgebruik van die gelaste onderdeel, insluitend die diensomgewing (veral bedryfstemperature, blootstelling aan korrosiewe elemente en die mate van verwagte korrosieweerstand) en die verlangde lewensduur. Inligting oor die vereiste meganiese eienskappe onder bedryfstoestande help baie, insluitend sterkte, taaiheid, rekbaarheid en moegheid.
Die meeste van die toonaangewende elektrodevervaardigers verskaf gidse vir die keuse van vulmetaal, en die outeurs kan hierdie punt nie genoeg beklemtoon nie: raadpleeg 'n gids vir vulmetaaltoepassings of kontak die vervaardiger se tegniese kundiges. Hulle is daar om te help met die keuse van die korrekte vlekvrye staalelektrode.
Vir meer inligting oor TYUE se vlekvrye staal vulmetale en om die maatskappy se kundiges vir advies te kontak, besoek www.tyuelec.com.
Plasingstyd: 23 Desember 2022